Подвижной состав "Сильное звено"


(Окончание. Начало в «АП» № 7,2005 г.)

 

О шинах

В последние десятилетия высота профиля шин грузовиков прицепных звеньев, работающих в составе автопоезда, неуклонно уменьшается. Связано это с тем, что проектировщикам автомобилей требуется большее внутреннее пространство колеса, шины, которое выражается в увеличении диаметра обода. Это необходимо для размещения более сложной и совершенной подвески, а также увеличенного тормозного механизма, к которым вынуждает прибегать рост мощности двигателей и повышение скоростей движения. Низкопрофильные шины на хорошей дороге обеспечивают лучшую управляемость, меньше изнашиваются, не так сильно шумят, имеют более низкое сопротивление качению. Помимо этого, сокращается погрузочная высота, увеличивается полезный объём грузового отсека, а некоторое снижение центра тяжести транспортного средства повышает его устойчивость. Не избежали наработок в этом направлении и отечественные заводы. Для грузовых автомобилей выпускают шины с высотой профиля к ширине (Н/В) 80 и 70 % (серии). Прицепную технику комплектуют даже образцами со значением 65 %.

Совсем недавно ведущие зарубежные компании создали сверхширокие одиночные шины, которые в будущем должны заменить сдвоенные аналоги на ведущих мостах магистральных тягачей и полуприцепах. Michelin, например, выпустил модель Х-Оne размерностью 445/50R22,5, которая выдерживает нагрузку7700 кг. Каждая такая шина легче и дешевле двух отдельных. Автопоезд с подобными шинами лучше управляется и позволяет экономить до 5 % топлива благодаря уменьшенному сопротивлению качению. Кроме того, при резком падении давления в сверхширокой резине в результате прокола или разрыва автопоезд остается управляемым. Важно, что с разных сторон тягача могут находиться сверхширокие и традиционные двускатные колеса. Весит колесо с новой шиной в сборе около135 кг, самому водителю его заменить невозможно, нужна помощь сервисной службы. Новая разработка уже нашла применение на грузовиках ряда американских автомобильных фирм. Свой вариант предложила и фирма Continental. Только ее конструкция, названная SuSi, т. е. Super Singl – суперодиночка, ещё шире (почти полметра), да и профилем ниже, о чём свидетельствует размер – 495/45 R22,5. Своей версией сверхширокой шины компания Bridgestone по заказу начала комплектовать новые американские тягачи.

 

Подвеска

Автомобили-тягачи оснащаются различными типами подвески. Наиболее распространёнными являются зависимая рессорная для передней (передних) оси и рессорно-балансирная для установки на задние мосты. Чаще всего используются полуэллиптические или параболические (малолистовые) рессоры в сочетании с гидравлическими амортизаторами и со стабилизаторами поперечной устойчивости. В качестве упругих элементов находят применение также стальные торсионы. Они часто используются как стабилизаторы поперечной устойчивости в комбинациями с другими типами подвески. На некоторых тягачах-тяжеловозах задние мосты подвешены только с помощью балансиров. Пружинные подвески на тягачах используются крайне редко. Принадлежностью некоторых полноприводных тягачей, работающих в сложных дорожных условиях, являются независимые подвески. На ряде моделей передняя независимая подвеска сочетается с зависимой задней.

Лучшей плавностью хода и устойчивостью движения на поворотах обладает пневматическая подвеска, которая помимо всего способна изменять свою упругую характеристику и положение рамы относительно дороги в определённом интервале. Таким образом, значительно облегчается процесс сцепки (расцепки) седельного тягача с полуприцепами. Требования к плавности хода и снижению материалоёмкости, возможности регулирования высоты над опорной поверхностью и обеспечения сохранности грузов вызвали широкое использование на магистральных автопоездах подвески пневматического типа. Оптимальные результаты достигаются, когда управление упругими элементами осуществляет электронная система автоматического регулирования по нагрузке и условиям движения. Высоких эксплуатационных характеристик позволяет добиться регулируемая гидропневматическая подвеска.

 

Тормоза

Безопасность магистральных автопоездов связана со стабильной эффективностью торможения в широком диапазоне скоростей и температур нагрева поверхностей трения, высокой энергоемкостью и эффективностью теплоотвода от рабочих поверхностей, минимальным временем срабатывания привода, автоматическим регулированием зазора между рабочими поверхностями. Этим требованиям в наибольшей мере отвечают дисковые тормозные механизмы с пневоприводом и клиновым приводным устройством, которые все шире применяются в настоящее время наряду с барабанными. Все чаще для контроля за работой и состоянием тормозов устанавливается электронная система, которая совмещает в себе функции антиблокировочного и противобуксовочного устройств. Целый ряд моделей оборудуется дисковыми тормозами, установленными на всех колесах. Прицепной состав оснащается электропневматическими устройства привода тормозных систем. На дорогах с переменным рельефом хорошим подспорьем является моторный тормоз-замедлитель. Его функции дополняет трансмиссионный тормоз, встроенный в коробку передач.

 

Идет перевозка крупногабаритного груза

 

Рулевое управление

Увеличение нагрузок на управляемые оси тягачей большегрузных магистральных автопоездов приводит к увеличению моментов поворота управляемых колес. Поэтому перспективными являются конструкции гидроусилителей, обеспечивающие поворот автомобиля при неисправности основного источника давления, например, применение резервного насоса с автономным приводом. Количество управляемых колёс у тягачей зависит от числа осей и расположения их по базе. На большегрузных моделях в связи с увеличенными нагрузками на управляемые колеса и для повышения надёжности применяются двухконтурные системы. Их применение оправдано на тех автомобилях, где в случае выхода из строя гидроусилителя усилие на рулевое колесо превышает 600 Н. Эти системы характеризуются гидравлической избыточностью. Работа каждого контура контролируется с помощью индикатора расхода. Насос каждого контура имеет разные приводы, обычно от двигателя и от устройства, работа которого зависит от скорости движения тягача, например от коробки передач. В соответствии с этим, если двигатель или один из контуров рулевого управления выходит из строя, остаётся возможность управления автомобилем с помощью исправного контура. Ещё большей степенью надёжности обладает трехконтурная система, в которой один насос приводится от двигателя, а оставшиеся два – от коробки передач.

 

"Американцы" всё чаще встречаются в России

 

Сцепные устройства

Шарнирное соединение между звеньями автопоезда и возможность их быстрой сцепки и разъединения обеспечивают сцепные устройства. В прицепных автопоездах применяются тягово-сцепные устройства, рассчитанные на передачу больших продольных и незначительных вертикальных сил. По своему типу тягово-сцепные устройства разделяются на крюковые (крюк тягача и сцепная петля прицепа) и вилочные (шкворневая вилка с полуавтоматической сцепкой тягача и сцепная петля дышла). Первые отличаются простотой конструкции и изготовления, небольшой массой, но вместе с тем имеют значительные зазоры в соединении, что приводит к повышению динамических нагрузок и интенсивному изнашиванию деталей устройства. Вторые имеют малые зазоры соединений, обеспечивают быструю и безопасную сцепку или расцепку автопоезда, обладают значительным сроком службы, однако конструктивно сложнее и хуже приспособлены для обеспечения больших углов гибкости автопоезда. Тяговый крюк, как правило, монтируется на задней поперечине рамы тягача, но в необходимых случаях может размещаться и на переднем бампере.

На седельных автопоездах используются седельно-сцепные устройства (ССУ). Среди них наибольшее распространение нашли шкворневые конструкции с различными исполнениями разъёмно-сцепного узла и несколькими вариантами механизма гибкости. По типу разъёмно-сцепного механизма устройства подразделяются на шкворневые (пара шкворень-захват), которые занимают доминирующее положение (около 95 %) и бесшкворневые (пара крюк-ролик). Шкворневые ССУ состоят из опорной плиты с прорезью в центральной части, устанавливаемой на раме автомобиля-тягача, и шкворня, закреплённого на полуприцепе. При сцепке автопоезда шкворень входит в прорезь опорной плиты и фиксируется захватами, шарнирно закреплёнными на пальцах. По числу захватов ССУ подразделяют на однозахватные и двухзахватные. Для предотвращения самопроизвольной расцепки предусмотрено не менее двух замковых устройств, действующих независимо. Сцепка звеньев автопоезда происходит автоматически, расцепка – вручную, разблокировкой замковых устройств. Имеются ССУ с пневматическими устройствами для автоматической расцепки и электрическим датчиком дистанционного контроля за состоянием ССУ, могут быть предусмотрены механизмы для автоматического или ручного выбора зазора в соединениях.

Седельно-сцепные устройства обеспечивают гибкость относительно вертикальной оси, совпадающей с осью шкворня, не менее ± 90°, относительно продольной оси не менее ± 12°, относительно поперечной оси не более ± 3°. Опорная плита при этом может быть шарнирно связана с рамой автомобиля-тягача с помощью поперечной, а в ряде конструкции и продольной осей качания. В некоторых ССУ опорная плита крепится к раме с помощью резиновых подушек, деформация которых обеспечивает нужные углы гибкости. На раме автомобиля-тягача ССУ закреплено жёстко или допускает возможное продольное перемещение для изменения развесовки автопоезда. Автомобили-тягачи, работающие со сменными полуприцепами, оборудуются ССУ с гидравлическими подъёмными механизмами, что ускоряет процесс сцепки-расцепки.

 

Автопоезд в составе седельного тягача DAF и восьмиосного полуприцепа

 

Для блага водителя

Автомобили-тягачи и седельные тягачи в большинстве случаев оснащаются короткой кабиной (рассчитанной на водителя и одного или двух пассажиров) для работы на ограниченных расстояниях, длинной кабиной (с двумя спальными местами за сидениями водителя и пассажира), включающей широкий спектр различного оборудования для обеспечения повышенной комфортабельности, высокой кабиной типа люкс (со спальными местами в увеличенной по объёму крыше), используемой на магистральных автопоездах повышенной грузоподъёмности и выполненной с учётом прогнозируемых международных требований.

Тягачи последнего поколения оснащаются бортовой информационно-управляющей системой. Она даёт сведения водителю о режимах функционирования агрегатов и систем автомобиля. Все данные выводятся на жидкокристаллический дисплей. Кроме этого, обеспечивается автоматическая защита агрегатов и систем для предотвращения аварийных режимов эксплуатации, а следовательно, для исключения отказов.

Огромное внимание уделяется вопросам повышения эффективности работы водителя. Кабины тягачей имеют продуманную планировку, тщательно проработанную эргономику рабочего места водителя. Во внутренней отделке применяются современные высококачественные материалы, используются системы, обеспечивающие создание оптимального микроклимата (отопление, вентиляция, кондиционирование), снижение вибрационных и звуковых нагрузок.

На повышение топливной экономичности и производительности автопоездов существенное влияние оказывает снижение их аэродинамического сопротивления. В первую очередь это касается магистральных автопоездов, движущихся с высокой скоростью. Чтобы улучшить аэродинамику, изменяется форма передней панели и кабины в целом с устранением с её поверхности мелких выступающих деталей, применяется укороченная обтекаемая высокая кабина с размещением в её внутренней части спального места водителя. Лобовое стекло устанавливается под углом 30-40°, увеличиваются радиусы скруглений в местах перехода передних панелей и кузова в боковые и крышу, уменьшается расстояние между кабиной и кузовом (для седельных автопоездов) и между тягачом и прицепом (для прицепных) до минимально необходимого. Кроме этого, получили распространение внешние аэродинамические устройства. К ним относятся лобовые обтекатели на крыше кабины, нижние обтекатели на переднем бампере, устройства на передней стенке кузова, щитки монтируемые в зазоре между кабиной и кузовом, обтекатели на задней стенке кузова, устройства, закреплённые между колесами по бортам автопоезда. Установлено, например, что применение лобового обтекателя целесообразно, если кузов выше кабины на0,5 м.

Кузова автомобилей-тягачей, прицепов и полуприцепов выполняют с учетом требований TIR (правил международных дорожных перевозок), которые предусматривают пломбировку закрытых кузовов (например, с решетчатыми бортами или тентом) для таможенного досмотра в местах погрузки, что обеспечивает сохранность грузов и сокращает время таможенного досмотра.

 

Тяжеловозы

Отличительной особенностью тяжеловозного автопоезда для транспортировки различных неделимых крупногабаритных и тяжеловесных грузов является конструкция прицепного звена – прицепа или полуприцепа, особенно его грузонесущей рамы.

Автопоезда с грузоподъёмностью от 50 до 100 и свыше 100 т комплектуются специальными автомобилями-тягачами, конструкция которых имеет значительные отличия от базовых образцов. Кроме того, в большинстве случаев подобные автопоезда имеют осевую нагрузку от 15 до 40 т, увеличенное количество колёс и осей, а также габариты, превышающие регламентированные значения. Вполне понятно, что такие транспортные средства обладают пониженными маневренными и скоростными качествами. Для их передвижения необходимо разрешение соответствующей дорожной службы.

Автопоезда указанного типа, особенно многоосные, оснащаются шинами повышенной нормы слойности, имеющими высокую несущую способность, но допускающими движение с пониженными скоростями из-за опасности выхода шин из строя по тепловому режиму. Не случайно, что полная масса тяжеловоза определяется из максимальной несущей способности шин.

Поскольку подвески обычного типа при движении по неровным дорогам не исключают опасности перегрузки отдельных колес, многоосный тяжеловесный прицепной состав очень часто оборудуют балансирной подвеской. Наибольшую эффективность показывают конструкции с двумя осями качания – в продольной и поперечной плоскостях. В качестве упругих элементов используют стальные рессоры, резиновые блоки, пневмобаллоны. На некоторых моделях тяжеловозов установлены только балансиры. Хорошими эксплуатационными показателями обладает гидробалансирная подвеска, объединяющая все колеса в три или четыре группы, в пределах каждой из которых достигается равномерное распределение вертикальной нагрузки. Подобная конструкция обеспечивает регулирование высоты расположения груза и величины дорожного просвета в процессе транспортировки. Кроме того, гидравлические устройства обеспечивают подъём груза, подлежащего перевозке, и установку его на место после окончания транспортировки без применения грузоподъёмного оборудования.

Для погрузки (разгрузки) некоторых видов строительно-дорожной техники на платформу прицепного звена тягачи оборудуются тросовой лебедкой или насосом, который питает гидравлическую лебедку, установленную на прицепном составе. Нередко автомобили оснащаются дополнительным источником электроэнергии или системой автономного электроснабжения, которые обеспечивают привод электрогидростанции, находящейся на прицепной технике.

Габариты тяжеловоза, определяемые главным образом размерами груза, часто достигают весьма солидных значений. Например, перевозятся химические колонны длиной более100 м, суда шириной свыше10 м, высокие трансформаторы электростанций и другие крупногабаритные грузы. Движение многоосного тяжеловозного автопоезда при сохранении горизонтального положения груза возможно лишь по дороге, неровности которой по всей площади, занимаемой тяжеловозом, не превышают величины вертикального хода подвески (обычно 600-700 мм). Несмотря на то, что большинство или все колёса многоосного тяжеловозного автопоезда управляемые, габаритная полоса его движения значительно расширяется при повороте, что ухудшает условия движения по дорогам как самого тяжеловоза, так и автопоезда, в состав которого входит прицеп или полуприцеп.

Улучшение проходимости достигается, например, выполнением тяжеловозного прицепного состава в виде сочлененного транспортного средства, грузонесущая рама которого шарнирно присоединена к передней и задней тележкам через опорно-поворотные устройства, обеспечивающие в общем случае три степени свободы. При таком исполнении неизбежно увеличиваются габаритные размеры тяжеловозного автопоезда, однако каждая его тележка имеет сравнительно небольшие длину и ширину.

Количество тягачей, необходимых для буксирования тяжеловозной прицепной техники, зависит от их тяговых возможностей, массы груза и конкретных условий перевозки. Тягачи могут располагаться как впереди, так и позади тяжеловоза, т. е. использоваться в качестве толкачей, а на спусках в качестве тормозных звеньев. Вместе с тем наличие нескольких тягачей существенно увеличивает габаритные размеры автопоезда. При этом значительно усложняется согласование действий водителей даже при наличии радиотелефонной связи между ними и оператором, управляющим прицепным составом. Например, при трогании автопоезда с места, особенно на подъёме и в зимних условиях, когда возможно примерзание шин к поверхности дороги, а часто накладок тормозных колодок к барабанам. Кроме того, в отдельных случаях, например, при технологических перевозках на территориях металлургических и судостроительных предприятий – движение громоздкого автопоезда-тяжеловоза практически невозможно.

Полуприцепы, как правило, буксирует один седельный тягач, нагрузка на опорно-сцепное устройство которого достигает 30-40 % от всей массы автопоезда (нагрузка на седло может достигать 50 и более тонн). В случае необходимости используется второй тягач (толкач), расположенный сзади. Для буксировки прицепов-тяжеловозов применяются балластные тягачи, на шасси которых для увеличения сцепления колес с дорогой и лучшей реализации тяговых усилий, создаваемых моторно-трансмиссионной установкой, размещается дополнительный груз-балласт. Грузоподъёмность полуприцепов, как правило, не превышает 65-70 т и в основном ограничивается тяговыми возможностями седельных тягачей. Полная масса автопоездов-тяжеловозов может достигать 300 и более тонн.

 

Магистральный тягач на низкопрофильных шинах

 

Для прочих нужд

Большое распространение автопоезда получили в строительстве. Речь прежде всего идёт о самосвальных транспортных средствах. От прочих специализированных машин они отличаются наличием саморазгружающегося кузова (платформы). По типу используемого шасси строительные самосвалы могут быть прицепами или полуприцепами-самосвалами, которые в сцепке с автомобилем-тягачом образуют самосвальные автопоезда. В зависимости от проходимости самосвальные автопоезда делятся на дорожные, повышенной проходимости и внедорожные. Разгрузка кузова может осуществляться назад, на боковые стороны, на три стороны, назад или на боковые стороны с предварительным подъёмом вверх, через люк в днище и бункере.

В одном ряду с самосвалами стоят автопоезда для транспортировки стеновых и перегородочных панелей, несущих ферм, балок, колонн, свай, опор ЛЭП, объёмных блоков, санитарно-технических кабин и блоков шахт лифтов. В сельскохозяйственном производстве также активно используются самосвальные автопоезда, в первую очередь автомобиль-самосвал в сцепке с самосвальным прицепом.

Автопоезда стали неотъемлемым элементом транспортной инфраструктуры при перевозке продуктов питания (в том числе скоропортящихся), мебели, различного рода жидкостей (молока, воды, нефтепродуктов и пр.), сжиженных газов и т. п.

Узкоспециализированные автопоезда приспособлены для транспортировки только одного конкретного груза, отличающегося своими специфическими особенностями и свойствами. Типичными представителями этой группы являются лесовозы, трубовозы и скотовозы.

Полноприводные тягачи, используемые для работы в тяжёлых дорожных условиях и на бездорожье, обладают усиленными несущими рамами, блокируемыми трансмиссиями, обычно двухступенчатыми раздаточными коробками с понижающей передачей, односкатными колёсами на всех осях, широкопрофильными шинами увеличенного диаметра с хорошо развитым рисунком протектора, системами регулирования давления воздуха в шинах, энергоёмкими (в ряде случаев независимыми) подвесками с большим вертикальным ходом и стабилизаторами поперечной устойчивости, седельными устройствами с более значительными, чем у дорожных моделей, углами перемещения опорной плиты. Увеличены также дорожный просвет, продольный и поперечный радиусы проходимости.

 

Кто есть кто

Сегодня отечественный рынок автомобилей-тягачей отличается большим разнообразием моделей и конструктивных решений. Самые значительные объёмы сбыта приходятся на предприятия российского автопрома и других стран Содружества, По дорогам России колесит продукция заводов КАМАЗ, «Урал», ЗИЛ, IVECO-УралАЗ, КЗКТ, БЗКТ, МАЗ, МАЗ-MAN, МЗКТ, КрАЗ. Наиболее сильные позиции в этой области среди европейских производителей занимают компании DaimlerCrysler, IVECO, Renault, Scania, Volvo, MAN, Tatra, DAF. Североамериканское автостроение представлено значительно скромнее, да и то в основном подержанными машинами, среди которых можно назвать International, Freightliner, Kenworth, GM. Тягачи с азиатского континента можно увидеть не так часто. У нас встречаются Hyundai, Hino, Isuzu, Mitsubishi, Nissan Diesel.

Диапазон мощностных показателей дизельных двигателей, монтируемых на седельные и прицепные тягачи, очень широк: от 136 до850 л. с. Самыми распространенными силовыми установками являются дизели отечественных компаний «Автодизель», КАМАЗ и ЗИЛ, а также белорусского ММЗ. Западные тягачи оснащаются моторами Mercedes-Bеnz, IVECO, Deutz, MAN, Renault, Scania, Volvo, Caterpillar, Cummins, Detroit Diesel, Hyundai, Hino.

Нельзя не сказать о фирмах-производителях комплектующих, продукция которых (трансмиссии, элементы ходовой части, электронные устройства, электроаппаратура, специальное оборудование и т. д.) по кооперации поставляется практически всем изготовителям автомобилей.

 

Валерий НЕЧАЕВ,

фото автора